JP5363169B2 - 車両のフロントグリル開閉制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のエンジンルームに走行風を導入するフロントグリルをアクチュエータで開閉して、フロントグリル閉鎖時は開放時よりも前輪の接地荷重を増加させるようにし、前記アクチュエータの作動が、圧力センサで検出した車体前部の左右両側面の圧力差と、横運動量センサで検出した車両の横運動量とに基づいて制御される車両のフロントグリル開閉制御装置に関する。

車両の前部に開閉自在なフロントグリルと常開の空気導入口とを設け、高速走行時にフロントグリルを閉じて車体の抗力係数を低下させながら、空気導入口から導入した冷却風でエンジンの冷却を図るものが、下記特許文献１により公知である。

また車体前部の中央下部に収納および展開可能な第１エアスポイラを設けるとともに、車体前部にフロントグリルを開閉する第２エアスポイラを設け、かつ車体後部の中央上部に収納および展開可能な第３エアスポイラを設けるとともに、車体後部の左右両側部に上方に展開可能な第４エアスポイラを設け、エンジンの温度、横風の強さ、タイヤの接地荷重、起動修正の有無、車両の制動状態等に基づいて前記第１〜第４エアスポイラの状態を切り換えるものが、下記特許文献２により公知である。

また車体前部の前エアスポイラ、車体後部の後エアスポイラおよびフロントグリルを開閉するグリルシャッタを作動させることで、車体の前後の揚力係数を制御して走行安定性を総合的に高めるものが、下記特許文献３により公知である。

特開昭５７−１５８１７１号公報 特開平４−２３７６８６号公報 特開平６−３０５４５１号公報

ところで、上記特許文献１〜特許文献３に記載された発明は、何れもフロントグリルを開閉制御する構成を備えているが、その目的は車両の横風安定性を高めるためではない。上記特許文献２に記載された発明は車両の横風安定性を高めることを目的の一つにしているが、その手段として車体後部の左右両側部に設けられて上方に展開可能な第４エアスポイラを使用しており、フロントグリルの開閉手段は用いていない。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、フロントグリルの開閉により、車両の高速走行時の操舵安定性と、車両が横風を受けたときの偏向防止とを両立させることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車両のエンジンルームに走行風を導入するフロントグリルをアクチュエータで開閉して、フロントグリル閉鎖時は開放時よりも前輪の接地荷重を増加させるようにし、前記アクチュエータの作動が、圧力センサで検出した車体前部の左右両側面の圧力差と、横運動量センサで検出した車両の横運動量とに基づいて制御される車両のフロントグリル開閉制御装置であって、前記アクチュエータは、前記圧力差から検出される横風の強さが所定の閾値以上であるときには前記フロントグリルを閉鎖し、また前記横風の強さが前記所定の閾値未満であり且つ前記横運動量が、前記横風の強さに応じて予め各々設定された第１の所定値および該第１の所定値より小さい第２の所定値の相互間にあるときには前記フロントグリルを開放し、また前記横風の強さが前記所定の閾値未満であり且つ前記横運動量が前記第１の所定値より大きいか或いは前記第２の所定値より小さいときには前記フロントグリルを閉鎖することを特徴とする車両のフロントグリル開閉制御装置が提案される。

尚、実施の形態の横加速度センサ１４は本発明の横運動量センサに対応する。

請求項１の構成によれば、圧力センサで検出した車体前部の左右両側面の圧力差から検出される横風の強さと、横運動量センサで検出した車両の横運動量とに基づいて、フロントグリルを開閉するアクチュエータの作動を制御するので、横風の強さが大きいときにフロントグリルを閉鎖して前輪の接地荷重を増加させることで、横風による車両の偏向を防止することができ、横風の強さが小さいときにフロントグリルを開放して後輪の接地荷重を増加させることで、高速走行時の操舵安定性を高めることができる。また横風の強さが小さいときでも、衝突回避等の緊急時に大きな横運動量が検出されたときにはフロントグリルを閉鎖して前輪の接地荷重を増加させるので、操舵応答性を鋭敏にして衝突回避を効果的に行わせることができ、また小さな横運動量が検出されたときにはフロントグリルを閉鎖して抗力係数を低下させるので、燃料消費量を節減することができる。

フロントグリルの開閉装置を備えた車両の全体構成図。 図１の２−２線拡大矢視図。 フロントグリルの開閉が車両の揚力係数に及ぼす影響を示す図。 フロントグリルの開閉制御の作用を説明するフローチャート。 フロントグリルの開領域および閉領域を検索するマップを示す図。

以下、図１〜図５に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１に示すように、四輪の自動車は、フロントグリル１１を開閉するアクチュエータ１２を備えており、アクチュエータ１２の作動を制御する電子制御ユニットＵには、車体前部の左右両側面の圧力を検出する左右一対の圧力センサ１３Ｌ，１３Ｒと、車両の横運動量としての横加速度を検出する横加速度センサ１４と、エンジンの冷却水温度を検出する冷却水温度センサ１５とが接続される。

図２に示すように、フロントグリル１１は左右方向に水平に延びて上下方向に所定間隔で配置された複数のフィン２１…を備えており、各フィン２１…は、その左右両端の前後方向中間部がピン２２…で車体に揺動自在に支持されるとともに、その後端が共通の駆動ロッド２３に枢支される。そして駆動ロッド２４を前記アクチュエータ１２の出力軸に固定したアーム２４で上下に押し引きすることで、フィン２１…は走行風を通過させてラジエータ２５に導く開放状態（実線参照）と、走行風の通過を遮断する閉鎖状態（鎖線参照）との間で揺動する。

通常の走行時には、エンジン、ラジエータ、エアコンのコンデンサ等が配置されたエンジンルームに冷却風を導入すべくフロントグリル１１は開いているが、フロントグリル１１を閉じることで、車体の抗力係数ＣＤおよび揚力係数ＣＬを共に減少させることができる。特に、揚力係数ＣＬについては、車体全体の揚力係数ＣＬが減少するだけでなく、車体前部の揚力係数ＣＬｆが車体後部の揚力係数ＣＬｒに比べて著しく減少することで、後輪Ｗｒ，Ｗｒの接地荷重が占める割合に対して前輪Ｗｆ，Ｗｆの接地荷重が占める割合が増加することになる。

図３に示すように、大型セダン系の車両では、フロントグリル１１を開放状態から閉鎖状態に切り換えると、車体全体の揚力係数ＣＬは正値の範囲で減少するとともに、前後の揚力係数の差ＣＬｆ−ＣＬｒが正値から負値に変化する。即ち、フロントグリル１１を開いた状態では、車体前部の揚力係数ＣＬｆが車体後部の揚力係数ＣＬｒよりも大きいが、フロントグリル１１を閉じた状態では、車体後部の揚力係数ＣＬｒが車体前部の揚力係数ＣＬｆよりも大きくなり、後輪Ｗｒ，Ｗｒの接地荷重が減少して前輪Ｗｆ，Ｗｆの接地荷重が増加することになる。

また小型ハッチバック系の車両では、フロントグリル１１を開いた状態から閉じた状態に切り換えると、車体全体の揚力係数ＣＬは負値の範囲で減少するとともに、前後の揚力係数の差ＣＬｆ−ＣＬｒが負値の範囲で減少する。即ち、フロントグリル１１を開いた状態でも、車体後部の揚力係数ＣＬｒが車体前部の揚力係数ＣＬｆよりも大きいが、フロントグリル１１を閉じた状態では、車体後部の揚力係数ＣＬｒが車体前部の揚力係数ＣＬｆよりも更に大きくなり、後輪Ｗｒ，Ｗｒの接地荷重が減少して前輪Ｗｆ，Ｗｆの接地荷重が増加することになる。

つまり、大型セダン系の車両でも、小型ハッチバック系の車両でも、フロントグリル１１を閉じることで後輪Ｗｒ，Ｗｒで接地荷重を減少させて前輪Ｗｆ，Ｗｆの接地荷重が増加させることができる。

ところで、高速走行時に空気力の影響による効果を得て操舵安定性を高めるには、前輪Ｗｆ，Ｗｆの接地荷重に対して後輪Ｗｒ，Ｗｒの接地荷重を大きめに設定することが望ましいが、横風を受けたときの車体の偏向を防止するには、後輪Ｗｒ，Ｗｒの接地荷重に対して前輪Ｗｆ，Ｗｆの接地荷重を大きめに設定することが望ましく、両者はトレードオフの関係にあって両立することが困難である。

そこで本実施の形態では、左右一対の圧力センサ１３Ｌ，１３Ｒで検出した車体前部の左右圧力差から検出される横風の強さに応じてフロントグリル１１を開閉することで、高速走行時の操舵安定性と横風を受けたときの偏向防止とを両立させる制御が行われる。

次に、図４のフローチャートに基づいてフロントグリル１１の開閉制御について説明する。

先ずステップＳ１で冷却水温度センサ１５で冷却水温度を検出し、ステップＳ２で冷却水温度が高く、ラジエータ２５による冷却水の冷却が必要である場合には、ステップＳ３で優先的にフロントグリル１１を開いて冷却風をラジエータ２５に導入することで、冷却水を走行風で冷却してエンジンのオーバーヒートを防止する。

前記ステップＳ２で冷却水温度が低くてエンジンがオーバーヒートする虞がないとき、ステップＳ４で左右の圧力センサ１３Ｌ，１３Ｒの出力を比較することで横風の強さを検出し、ステップＳ５で横加速度センサ１４で車両の横加速度を検出する。そしてステップＳ６で横風の強さと横加速度とをパラメータとして図５のマップを検索し、ステップＳ７でフロントグリル１１の閉領域であれば、ステップＳ８でアクチュエータ１２によりフロントグリル１１を閉鎖し、フロントグリル１１の開領域であれば、前記ステップＳ３でアクチュエータ１２によりフロントグリル１１を開放する。

図５はフロントグリル１１の開領域および閉領域を検索するマップであり、縦軸のパラメータは横風の強さであり、横軸のパラメータは横加速度である。横風の強さが閾値以上の領域Ａではフロントグリル１１を閉鎖する。これにより、車体後部の揚力係数ＣＬｒが車体前部の揚力係数ＣＬｆよりも大きくなり、後輪Ｗｒ，Ｗｒの接地荷重が減少して前輪Ｗｆ，Ｗｆの接地荷重が増加することで、車両の風下への偏向を抑制して横風に対する安定性を高めることができる。

一方、横風の強さが閾値未満の領域Ｂ１ではフロントグリル１１を開放する。これにより、車体前部の揚力係数ＣＬｆが車体後部の揚力係数ＣＬｒよりも大きくなり、前輪Ｗｆ，Ｗｆの接地荷重が減少して後輪Ｗｒ，Ｗｒの接地荷重が増加することで、車両の操舵応答性が安定（鈍感）になり、特に高速走行時の操舵安定性を高めることができる。

横風の強さが前記閾値未満であっても、横加速度が横風の強さに応じて予め設定された第１の所定値よりも大きい領域Ｂ２では、前記領域Ａと同様にフロントグリル１１を閉鎖することで、後輪Ｗｒ，Ｗｒの接地荷重を減少させて前輪Ｗｆ，Ｗｆの接地荷重を増加させる。これによりステアリングホイールの利きが敏感になり、横加速度が大きくなる障害物との衝突回避等の緊急時に車両の操舵応答性を高めることができる。

また横風の強さが前記閾値未満であり、かつ車両が略直進走行していて、横加速度が、横風の強さに応じて前記第１の所定値より小さい値として予め設定された第２の所定値よりも小さい領域Ｂ３では、横風の影響は殆ど問題にならないため、フロントグリル１１を閉鎖することで車体の抗力係数ＣＤを低下させて燃料消費量を節減することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、横風が強いときにフロントグリル１１を閉鎖して前輪Ｗｆ，Ｗｆの接地荷重を増加させることで、車両の偏向を防止して横風安定性を高めることができ、横風が弱いときにフロントグリル１１を開放して後輪Ｗｒ，Ｗｒの接地荷重を増加させることで、高速走行時の操舵安定性を高めることができる。また横風が小さいときであっても、衝突回避等の緊急時に大きな横加速度が検出されたときにはフロントグリル１１を閉鎖して前輪Ｗｆ，Ｗｆの接地荷重を増加させることで、操舵応答性を鋭敏にして衝突回避を効果的に行わせることができ、また小さな横加速度が検出されたときにはフロントグリルを閉鎖して抗力係数を低下させることで、燃料消費量を節減することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態では車両の横運動量として横加速度センサ１４で検出したで横加速度を用いているが、ヨーレートセンサで検出したヨーレートを用いても良い。

１１ フロントグリル
１２ アクチュエータ
１３Ｌ 圧力センサ
１３Ｒ 圧力センサ
１４ 横加速度センサ（横運動量センサ）

Claims (1)

1. 車両のエンジンルームに走行風を導入するフロントグリル（１１）をアクチュエータ（１２）で開閉して、フロントグリル（１１）閉鎖時は開放時よりも前輪の接地荷重を増加させるようにし、
   前記アクチュエータ（１２）の作動が、圧力センサ（１３Ｌ，１３Ｒ）で検出した車体前部の左右両側面の圧力差と、横運動量センサ（１４）で検出した車両の横運動量とに基づいて制御される車両のフロントグリル開閉制御装置であって、
   前記アクチュエータ（１２）は、前記圧力差から検出される横風の強さが所定の閾値以上であるときには前記フロントグリル（１１）を閉鎖し、また前記横風の強さが前記所定の閾値未満であり且つ前記横運動量が、前記横風の強さに応じて予め各々設定された第１の所定値および該第１の所定値より小さい第２の所定値の相互間にあるときには前記フロントグリル（１１）を開放し、また前記横風の強さが前記所定の閾値未満であり且つ前記横運動量が前記第１の所定値より大きいか或いは前記第２の所定値より小さいときには前記フロントグリル（１１）を閉鎖することを特徴とする車両のフロントグリル開閉制御装置。

Images